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生物胺是一类具有生物活性的含氮化合物,可以分为单胺和多胺。多胺普遍存在于高等植物中,根据其含有氨基数量的不同可以分为:二胺、三胺和四胺等二十多种多胺。植物中的多胺主要包括:腐胺(putrescine,Put)、尸胺(cadaverine,Cad)、精胺(spermine,Spe)和亚精胺(spermidine,Spd)。在植物体中,多胺调控细胞发育、种子萌发、衰老等重要过程;也参与调控干旱、冷害、盐害等非生物胁迫。多胺通过胺氧化酶进行分解代谢,胺氧化酶包括二胺氧化酶(Copper amine oxidase,CuAO)和多胺氧化酶(Polyamine oxidase,PAO)。二胺氧化酶(CuAO)主要降解腐胺、尸胺等二胺和多胺的初级氨基;多胺氧化酶(PAO)主要降解精胺(Spm)和亚精胺(Spd)等次级氨基。多胺的代谢产物主要包括H2O2、NH3等,其代谢产物H2O2在植物的生长、发育过程中具有重要作用。拟南芥二胺氧化酶家族包含十个基因:CuAOα1、CuAOα2、CuAOα3、CuAOβ、CuAOγ1、CuAOγ2、CuAOδ1、CuAOδ2、CuACε和CuAOζ。本课题组前期工作已经证实,用外源生长素IBA(Indole-3-butyric acid,吲哚丁酸)处理WT和cuaoζ突变体幼苗,WT侧根密度和长度显著高于cuaoζ突变体;CuAOζ蛋白在主根皮层和内皮层特异性表达。本文将对CuAOζ应答生长素信号和调控侧根发育的分子机理进行进一步的研究。利用烟草瞬时表达体系,发现CuAOζ定位于过氧化物酶体。外源IBA处理可以诱导CuAOζ基因的表达。敲除CuAOζ基因会导致拟南芥幼苗二胺氧化酶活性的降低。我们利用ROS(reactive oxygen species,活性氧)特异性荧光探针和DAB染色技术,发现外源IBA处理促进WT和COM1皮层的H2O2含量显著升高,而cuaoζ的H2O2含量变化不显著。激光共聚焦观察发现,IBA处理后,WT和COM1中的生长素输出蛋白PIN2(PIN-FORMED)表达量相对较高,而cuaoζ含量相对较弱。PIN2基因的敲除导致IBA和H2O2诱导的侧根发育均受到抑制。上述研究结果表明,CuAOζ来源的H2O2可能通过调控PIN2蛋白的表达,进而影响生长素在根部的极性运输、分布,最终调控侧根发育。利用基因截断遗传分析得知,CuAOζ基因的5’UTR是调控其在根尖时空表达的关键序列,暗示5’UTR可能受关键转录因子的调控。利用酵母单杂筛选技术,我们筛选到5’UTR序列的两个转录因子MYB和GATA2。我们构建了MY 启动子的GUS表达载体并在拟南芥植株中永久表达。GUS染色结果表明,MYB在拟南芥各组织均有表达,在主根和侧根的根尖部位表达更为强烈。外源IBA处理可以提高MYB的表达量。我们将PCuAOζ:CuAOζ-GFP-SKL转基因植株与myb突变体进行杂交。定量实验和共聚焦观察发现,在对照情况下,myb突变体中CuAOζ的表达显著高于WT;在IBA处理后,WT材料中CuAOζ的表达显著升高,而myb突变体中却无显著变化。因此,我们推测,MYB主要调控CuAOζ基因表达以应答生长素信号,而可能有其它的转录因子直接或间接调控CuAOζ本底水平。